JPH09320992A - 改良した窒化チタン・バリヤ層 - Google Patents

改良した窒化チタン・バリヤ層

Info

Publication number
JPH09320992A
JPH09320992A JP9041992A JP4199297A JPH09320992A JP H09320992 A JPH09320992 A JP H09320992A JP 9041992 A JP9041992 A JP 9041992A JP 4199297 A JP4199297 A JP 4199297A JP H09320992 A JPH09320992 A JP H09320992A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
oxygen
titanium
titanium nitride
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP9041992A
Other languages
English (en)
Inventor
Jianming Fu
フー ジャンミング
Fusen Chen
チェン フーセン
Zheng Xu
シュー ゼン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US08/595,446 external-priority patent/US5895266A/en
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of JPH09320992A publication Critical patent/JPH09320992A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/01Manufacture or treatment
    • H10W20/031Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections
    • H10W20/032Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections of conductive barrier, adhesion or liner layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/01Manufacture or treatment
    • H10W20/031Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections
    • H10W20/032Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections of conductive barrier, adhesion or liner layers
    • H10W20/047Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections of conductive barrier, adhesion or liner layers by introducing additional elements therein
    • H10W20/048Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections of conductive barrier, adhesion or liner layers by introducing additional elements therein by using plasmas or gaseous environments, e.g. by nitriding
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0641Nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
    • C23C14/165Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon by cathodic sputtering
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/40Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials
    • H10P14/42Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of conductive or resistive materials using a gas or vapour
    • H10P14/44Physical vapour deposition [PVD]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/01Manufacture or treatment
    • H10W20/031Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections
    • H10W20/032Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections of conductive barrier, adhesion or liner layers
    • H10W20/033Manufacture or treatment of conductive parts of the interconnections of conductive barrier, adhesion or liner layers in openings in dielectrics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50Substrate holders

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改良した窒化チタン・バリヤ層およびそれを
製造する方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 重層アルミ層とシリコン基板との間のス
パイキングを防ぐ改良窒化チタン・バリヤ層を形成する
ために、まず基板上にチタン層をスパッタ析出させ、そ
れを覆って酸素含有チタン層を形成し、この酸素含有層
を覆って窒化チタン層をスパッタ析出させる。この酸素
含有層は酸素含有プラズマ内で形成してもよいし、チタ
ンを酸素の存在の下にスパッタリングしてもよい。窒化
チタン層は、また、酸素含有プラズマで処理してもよ
い。550℃までの熱処理後でも、重層アルミ電極層に
よってスパイキングを防ぐことのできる頑丈な窒化チタ
ン・バリヤ層を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、改良した窒化チタ
ン・バリヤ層およびそれを製造する方法に関する。一層
詳しくは、本発明は、重層電極層によってスパイキング
を防ぐ改良した窒化チタン・バリヤ層に関する。
【0002】
【発明の背景】窒化チタンは、シリコン基板内への金属
電極(たとえば、アルミ)のスパイキングを防ぐのに用
いられる公知のバリヤ材料である。シリコン基板を覆う
電極材料としてアルミを使用した場合、それに続く熱処
理でアルミとシリコンの間に相互拡散が生じ、導電路が
形成され、装置の短絡を生じさせることがある。したが
って、アルミとシリコンの間のバリヤとしては窒化チタ
ンが用いられる。窒化チタンは、2つのモード、すなわ
ち、1)チタン・ターゲットを窒化し、このターゲット
から窒化チタンをスパッタリングで得るいわゆるポイズ
ン・モードと、2)ターゲットを金属チタンとして維持
し、このターゲットからチタンをスパッタリングで得て
から基板面上で窒素と反応させ、基板上に窒化チタン膜
を形成する金属モードのいずれかで析出させることがで
きる。ポイズン・モードの窒化チタンは金属モードの窒
化チタンほど稠密ではないので、付加的な処理を必要と
する。スパッタリングで得た窒化チタンは結晶性物質を
生成し、結晶の間隙にスパイキングが生じる可能性がま
だある。酸素をTiNに吸収させると、これらの間隙が
塞がれる。これは窒化チタンを「スタッフィングする」
として知られている。このスタッフィングは、伝統的に
は、酸素含有雰囲気の急速サーマル・アニール(RT
A)室内で炉内アニールすなわち熱処理を行うことによ
って行なわれている。この処理はスパイキングの問題を
軽減するが、スパッタリング室およびRTA室の両方を
設けなければならず、重層アルミ電極のスパッタ析出に
先立って、窒化チタン層のスパッタリング後に真空内中
断を行って酸素曝露およびRTA段階を実施する必要が
ある。
【0003】シリコンへの窒化チタンの接合は、電極開
口内にチタンのみの第1薄層をスパッタ析出させること
によっても改善されてきた。このチタン層はシリコン基
板と反応して珪化チタンを形成し、電極の抵抗を低減す
ることができる。チタンの最終薄層を窒化チタンを覆う
湿潤層として析出させて重層アルミ電極層に対するTi
N層の接合を改良することもできる。これらのチタン含
有層の析出および窒化チタン層の酸素スタッフィング
は、すべて、単一のスパッタリング室内で実施すること
ができる。チタン・ターゲットおよび不活性ガス(たと
えば、アルゴン)を使用して第1チタン層をスパッタ析
出させ、窒素ガスをスパッタリング室に加え、スパッタ
リングを継続させて窒化チタン層を形成する。酸素スタ
ッフィング処理は、酸素と不活性ガスの混合物を流し、
窒化チタン析出後にターゲットに直流電力を印加するこ
とによって同じ室内で実施することができる。
【0004】窒化チタンを金属モード・スパッタリング
法でスパッタ析出させたときにTi/TiNスタックの
中のチタン層の酸素スタッフィングをバリヤ層として使
用してもよいが、窒化チタンをポイズン・モード法で析
出させたときには満足度は低くなり、重層アルミ層のス
パイキングが生じる可能性がまだある。したがって、改
良方法および改良電極についての追求が続いている。
【0005】
【発明の概要】本発明者らは、逐次に、第1チタン層を
スパッタ析出させ、このチタン層を酸化し、窒化チタン
層をスパッタ析出させることによって単一スパッタリン
グ室内で改良バリヤ層を析出させることができることを
発見した。窒化チタン層を酸化してもバリヤ層特性をさ
らに改良でき、オプションとして、重層チタン湿潤層を
TiN層(単数または複数)を覆って析出させることも
でき、これらすべてを同じ室内で行えることも発見し
た。酸化したチタン層は、酸素プラズマを用いてチタン
層の後処理によって、あるいは酸素または酸素と窒素の
混合物または両方の存在下でチタン・ターゲットをスパ
ッタリングしてチタン層を覆ってTiO2またはTiO
Nの薄層を形成することによって形成することができ
る。析出させたTiN層もスパッタ析出後に酸化する。
酸化したTiN層を覆ってアルミ層を析出させると、ア
ルミ電極の形成が完了する。こうして、基板を空気にさ
らしたり、真空環境から取り出したりすることなくスパ
イキング問題に対処することができる。
【0006】 〔発明の詳細な説明〕 本発明の方法によれば、アルミ電極析出用の開口を有す
る基板上にアルゴン内で第1チタン層をスパッタ析出さ
せる。チタン・ターゲットに接続した直流電源を備えた
スパッタリング室を用いる。このチタン層は、一般的に
は、ターゲットに負の電位を印加し、室を接地しながら
10,000-12,000ワットの高直流電力で析出させられ、ア
ルゴンその他のガスからプラズマを室内に形成する。本
発明によれば、約1000Å/分の析出率でチタンを析
出させる。いくつかの方法で酸化Tiを形成できる。本
発明の一具体例によれば、高周波電源(一般的には、1
3.56MHz)を基板支持体に接続し、Ti層の析出
後、酸素含有ガス、たとえば、酸素とアルゴンの混合物
(窒素を含有してもよい)を室内に流し、高周波電源を
起動してスパッタリング室内にプラズマ先駆物質ガスの
プラズマを生成する。100−200ワットの高周波電
源を使用した場合、基板支持体上に発生する代表的な直
流バイアスは約−100Vから−200Vである。
【0007】別の具体例では、Ti層のスパッタ析出
後、酸素含有ガス、たとえば、酸素とアルゴンの混合物
(窒素を含有していてもよい)を室内に流し、直流電源
と高周波電源をオンにしてスパッタリング室内のガスの
プラズマを生成する。発生した酸素プラズマは、窒素を
添加したときに、TiOx あるいはTiOx y の層を
形成することになる。第3の具体例では、高周波電力の
印加に加えて、約500ワットの低直流電力もターゲッ
トに付与する。酸素プラズマの存在の下に低析出率でチ
タンをスパッタリングする。これも、第1チタン層を覆
って酸化チタンまたはオキシ窒化チタンの薄層(約20
Åの厚さ)を形成する。また別の具体例は、第3具体例
で高周波電力の印加が無い例である。このプロセスでも
第1チタン層を覆って酸化チタンあるいはオキシ酸化チ
タンの薄層を形成する。
【0008】こうして、プラズマ析出プロセスを直流電
源、高周波電源を調節することによって制御し、また、
ガス流およびガス流量を調節することによって制御す
る。プラズマで発生した酸素イオン、酸素原子は酸素分
子よりも反応性が大きく、また、酸素分子よりも急速に
基板上の析出チタンの粒界に拡散あるいは浸透する。ガ
ス流およびガス流量を調節することによって、また、直
流電源および高周波電源を調節することによって、チタ
ン層を覆って基板上に所望の酸化チタン層を形成する。
厚さ約20Åまでの酸化物層を形成するときに酸素プラ
ズマを中断する。この薄い酸化物層は、窒化チタン層の
抵抗あるいはアルミ電極の抵抗に悪影響を与えず、バリ
ヤ層の頑丈さを改善する。
【0009】高周波電源を遮断し、公知の要領で窒素、
一般的には窒素とアルゴンの存在の下にチタンをスパッ
タリングすることによって直流バイアスを用いてターゲ
ットに窒化チタンを析出させ続けることによってプロセ
スを継続する。室内に再び酸素を通し、基板支持体への
直流電流および高周波電流をオンにして酸素プラズマを
形成し、この酸素プラズマが窒化チタン層を酸化あるい
はスタッフする。酸素プラズマは約30−60秒間維持
する。本プロセスでは、窒化チタン層が析出した後にの
み酸素を加えることが重要である。二重酸素析出を行う
ことによって、すなわち、第1チタン層が析出したとき
にチタンと窒化チタンの界面で一回の析出を行い、窒化
チタン析出の終わりに二回目の析出を行うことによっ
て、たとえアルミ電極層を約550℃で1時間加熱した
ときでもスパイキングが生じることがない。
【0010】所望に応じて、酸化TiN層を覆って最終
的なTi湿潤層をスパッタ析出させてもよい。本プロセ
スは、図1に示すような単一のスパッタリング室内で実
施することができる。普通のスパッタリング室10を改
造して基板支持体14に高周波電源18を加える。さら
に、オプションとして、室内のターゲット12と基板支
持体14の間にコリメータ17を装着してもよい。適当
なコリメータ17は約1:1のアスペクト比を有する複
数の小開口を包含するものである。これによれば、高ア
スペクト比を有する電極開口に析出を行うことができ
る。コリメータ上方でスパッタリングされた粒子は、コ
リメータの開口を通過する経路内を移動しない限り、す
なわち、基板22に対して直角に移動しない限りコリメ
ータの開口を通過することはない。したがって、基板2
2に達したスパッタリングされた粒子は間隙を形成する
ことなく約2:1までのアスペクト比を有する小直径の
開口を塞ぐことができる。酸素含有層が薄いので、Ti
N膜特性(たとえば、反射率、応力、結晶度)について
の酸化の影響は最小限である。
【0011】続けて図1を参照して、スパッタリング室
10は直流電源13に接続したチタン・ターゲット12
と、基板支持体14とを包含する。ターゲット12と基
板支持体14の間にはコリメータ17が装着してある。
基板支持体14には高周波電源18が接続してあってコ
リメータ17と基板支持体14の間にプラズマ領域20
を形成してある。ガス入口マニホルド16が設けてあっ
て、種々のガスが室内に制御しながら通せるようになっ
ている。所望に応じて、第2のガス入口を酸素ガス用に
設けて他のガス、たとえば、アルゴンや窒素の汚染を防
ぐようにしてもよい。本析出プロセスを実施するには、
複数の露出した開口を有する基板を用意する。これらの
開口にアルミ電極を形成することになる。基板支持体1
4上に基板を取り付けた後、アルゴンを室内に流し、チ
タンを基板22上にスパッタリングする。直流電力を調
整してから高周波電力を基板支持体14に加え、酸素を
室内に流し、基板22の表面の上方でコリメータ17の
下方のプラズマ領域20内に酸素プラズマを生成する。
次いで、酸素の流れを停止させ、アルゴンと窒素の流れ
を開始する。次に、窒素の存在の下にチタンをスパッタ
リングし、窒化チタンの層を酸素含有チタン層を覆って
析出させる。
【0012】ここで再び、酸素を室内に通し、基板支持
体への直流電力、高周波電力をオンにして酸素プラズマ
を形成し、これにより、窒化チタン層を酸化あるいはス
タッフする。この酸素プラズマは約30−60秒間維持
する。ここで、本プロセスでは、第1チタン層を析出さ
せ、酸化させた後で窒化チタン層を析出させた後にのみ
酸素を加えることが重要である。二重酸素析出を用いる
ことによって、すなわち、第1チタン層を析出させたと
きにチタンと窒化チタンの界面で一回目の析出を行い、
窒化チタン析出の終わりに二回目の析出を行うことによ
って、たとえアルミ電極層を約550℃で1時間加熱し
たときでもスパイキングが生じることがない。一般的に
は別個のスパッタリング室内でアルミを析出させて基板
22の電極開口を塞ぐ。アルミを同じ室内で析出させる
場合、チタン・ターゲット12をアルミ・ターゲットと
交換しなければならない。しかしながら、この方法は、
スパッタリング室内の真空を壊してターゲットの交換を
しなければならないので、あまり好ましくはない。好ま
しくは、チタン/窒化チタン被覆基板を第2スパッタリ
ング室に移してアルミをスパッタリングする。
【0013】本発明を以下の実施例によってさらに説明
するが、本発明をここに説明する細部に限定するつもり
はない。 実施例1 Tiを析出させ、このTiを酸素プラズマで酸化し、T
iNを析出させ、このTiNを酸化し、Ti湿潤層とア
ルミを析出させることによってバリヤ/電極スタックを
作った。電極をテストするために、基板を550℃で1
時間加熱した。次にアルミ金属を剥した。形状特色、特
に基板内に延びる形状特色としてなんらかのスパイキン
グが現れていた。図2は、スパイク・テストを行った後
に本発明に従って形成した析出スタックの写真である。
図2は、基板のすべての開口が完全に塞がれ、8つの電
極のどれにもなんらスパイキングが生じていないことを
示している。
【0014】対照例1 第1の対照例として、第1チタン層からなる電極を基板
上にスパッタ析出させ、重層窒化チタン層を上述したよ
うに形成し、第3のチタン層を窒化チタン層を覆ってス
パッタ析出させ、最終的なアルミ層を析出させた。これ
らの析出中、室内には酸素は存在しなかった。図3は電
極のすべてが基板内にスパイクしていることを示してい
る。 対照例2 第2の対照例として、チタン層を析出してから窒化チタ
ン層を析出させた。この窒化チタン層は、ほぼその半分
が析出した後に酸素プラズマにさらした。チタン薄層の
最終バリヤ層を析出させた後、アルミ層を析出させた。
図4は電極の大部分にスパイキングが生じていることを
示している。
【0015】対照例3 第3の対照例として、窒化チタン層のすべてが析出した
後、チタン/窒化チタン析出二重層を酸素プラズマにさ
らした。その後、最終チタン層とアルミ層を析出させ
た。図5はチタン/窒化チタン/チタン・バリヤ層を通
じてアルミ・スパイキングが生じていることを示してい
る。 実施例2 図1に示すようなスパッタリング室を用いて、約200
−400Å厚のチタン層を10キロワット以上の直流電
力でパターン化した基板上に析出させた。約50−10
0sccmの酸素流を流し、直流電源と100−200
ワットの高周波電源をオンにすることによって室内にプ
ラズマを形成した。酸素処理は30秒間続けた。
【0016】次に、酸素流を遮断し、窒素とアルゴンの
混合物流を室に通した。直流電源をオンにし、500−
1000ÅのTiNを基板上に析出させた。次に電力を
切ってから、再び酸素流を開始し、両電源を再びオンに
して酸素プラズマを形成した。TiNの処理も30秒間
続けた。次に、約400−500Å厚の最終チタン層を
同じ室内で析出させた。基板をアルミ・スパッタリング
室に移してから、8000−8500Åのアルミをコー
ルド/ホット・プロセスを用いて析出させ、電極開口を
塞いだ。実施例1と同様のスパイク・テストの後、スパ
イキングは観察されなかった。上述したように製造した
一連の熱処理アルミ電極が図6に示してある。 対照例4 実施例2の手順を繰り返したが、第1チタン層の酸素プ
ラズマ処理は行わなかった。図7に示すように、550
℃で1時間アニールしたサンプルにスパイキングが見出
された。
【0017】対照例5 実施例2の手順を繰り返したが、第1チタン層の酸素プ
ラズマ処理を実施し、TiN層の酸素プラズマ処理は省
略した。図8に示すように、550℃で1時間アニール
したサンプルにはスパイキングが見出された。ここで、
窒素ガスを用いてチタンの析出を行う前のチタン層の酸
素プラズマ処理が、酸化チタンあるいはTiON層また
はこれらの組み合わせとなり得る酸化チタン層を形成す
ると考えられる。本発明者らは、改良バリヤ特性を与え
るのは酸素プラズマ処理中に形成される酸化チタン層で
あると考えている。Ti/TiN界面に存在する酸素の
量は良好なバリヤ性を与えるのに充分でなければならな
いが、電極の接触抵抗を低下させるほどであってはなら
ない。酸素量は、チタンのスパッタ析出中に若干の酸素
あるいは酸素と窒素を加えることによって、そして、酸
素プラズマ処理中に多少のアルゴンを加えて酸素を希釈
することによって制御できる。酸素プラズマ処理段階中
に若干の窒素を導入してTi/TiN界面で酸化チタン
の量をさらに制御してもよい。もし酸化チタン層を約2
0Å以下の厚さに析出させたならば、重層窒化チタン層
のシート抵抗と接触抵抗が所望レベルより下がることは
ない。
【0018】チタン層、窒化チタン層の両方の析出と共
にプラズマ酸化段階を単一の析出室で実施して処理量を
改善すると好ましい。しかしながら、便宜上、これらの
段階を別体の室内で実施してもよい。全プロセスは、図
9に示すように、Maydan等の米国特許第4,951,601号に
記載されているマルチチャンバ・システムで実施しても
よい。この米国特許は参考資料としてここに援用する。
さらに、本出願人等は、両方の層を各析出の終わりに酸
素プラズマで処理したときにTi/TiNスタックのバ
リヤ性が改善されることを見出した。上述したようにコ
ンピュータをスパッタリング室に接続し、電源の調節、
種々のガス流の開始停止、ガス流量の調節、スパッタリ
ング室に対する基板の移送排出などを含む上記のプロセ
スを自動的に制御する用にプログラムしてもよい。この
プログラムしたコントローラおよびガス源は図10に示
すようにスパッタリング室に接続する。図10は、図1
に示すと同じ部分に加えて、さらに、1つまたはそれ以
上のガス源24、26ならびにプログラムしたコンピュ
ータ28を包含する。
【0019】本発明を特定の具体例によって説明してき
たが、当業者であれば析出パラメータ等をどのように変
更すべきかわかるであろうし、このような変更が本発明
に含まれることもわかるであろう。本発明は添付の特許
請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この図は、本方法を実施することのできるスパ
ッタリング室の横断面図である。
【図2】この図は、本方法の一実施例に従って作った電
極の写真である。
【図3】この図は、従来の方法に従って作った電極の写
真である。
【図4】この図は、別の従来方法に従って作った電極の
写真である。
【図5】この図は、また別の従来方法に従って作った電
極の写真である。
【図6】この図は、本発明の熱処理したアルミ電極のS
EM写真である。
【図7】この図は、従来技術の熱処理したアルミ電極の
SEM写真である。
【図8】この図は、従来技術の熱処理したアルミ電極の
別の例のSEM写真である。
【図9】この図は、真空を壊すことなく順次に処理段階
を実施するためのマルチチャンバ真空システムの概略横
断面図である。
【図10】この図は、スタッフィングした窒化チタン・
バリヤ層を製造するシステムの概略横断面図である。
【符号の説明】
10・・・スパッタリング室 12・・・チタン・ターゲット 13・・・直流電源 14・・・基板支持体 16・・・ガス入口マニホルド 17・・・コリメータ 18・・・高周波電源 22・・・基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フーセン チェン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95014 クーパーティノ ポータル プラ ザ 19910 (72)発明者 ゼン シュー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94404 フォスター シティー ハドソン ベイ ストリート 279

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板支持体に接続した高周波電源を備え
    たスパッタリング室内で窒化チタン・バリヤ層を析出さ
    せる方法であって、a)基板の露出面にチタン層をスパ
    ッタ析出させる段階と、b)チタン層を覆って酸素含有
    層を形成する段階と、c)酸素含有層を覆って窒化チタ
    ン層をスパッタ析出させる段階とを包含することを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法において、前記スパ
    ッタリング室に酸素含有ガスを加えることによって酸素
    含有チタン層を形成することを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の方法において、チタン層
    を酸素プラズマにさらすことによって前記酸素含有チタ
    ン層を形成することを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の方法において、前記酸素
    プラズマを酸素とアルゴンの混合ガスから形成すること
    を特徴とする方法。
  5. 【請求項5】 請求項2記載の方法において、前記酸素
    プラズマを酸素と窒素の混合ガスから形成することを特
    徴とする方法。
  6. 【請求項6】 請求項2記載の方法において、前記酸素
    プラズマを酸素、アルゴン、窒素の混合ガスから形成す
    ることを特徴とする方法。
  7. 【請求項7】 請求項2記載の方法において、基板支持
    体に高周波電力を印加することによって前記プラズマを
    形成することを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の方法において、前記酸素
    含有ガスでのスパッタリング中に、高周波電源に接続し
    た基板支持体に高周波電圧を印加することを特徴とする
    方法。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の方法において、酸素含有
    チタン層の形成後、同じ室内でスパッタリングを継続し
    て窒化チタンを析出させることを特徴とする方法。
  10. 【請求項10】 基板支持体に接続した高周波電源を備
    えたスパッタリング室内でチタン/窒化チタン・バリヤ
    層を析出させる方法であって、a)基板の露出面にチタ
    ン層をスパッタ析出させる段階と、b)酸素含有プラズ
    マを形成して前記チタン層を覆ってチタン・酸素含有層
    を析出させる段階と、c)チタン・酸素含有層を覆って
    窒化チタン層をスパッタ析出させる段階と、d)室内に
    おいて酸素含有プラズマで処理することによって窒化チ
    タン層を酸化する段階とを包含することを特徴とする方
    法。
  11. 【請求項11】 請求項10記載の方法において、酸素
    プラズマを酸素とアルゴンの混合物から形成することを
    特徴とする方法。
  12. 【請求項12】 請求項10記載の方法において、酸素
    プラズマを酸素とアルゴンと窒素の混合物から形成する
    ことを特徴とする方法。
  13. 【請求項13】 請求項10記載の方法において、窒化
    チタン・ターゲットからチタンを析出させることを特徴
    とする方法。
  14. 【請求項14】 請求項10記載の方法において、窒化
    チタン層の酸化プラズマ処理の後に窒化チタン層を覆っ
    て湿潤チタン層を析出させることを特徴とする方法。
  15. 【請求項15】 請求項10記載の方法において、基板
    が複数の開口を有することを特徴とする方法。
  16. 【請求項16】 請求項10記載の方法において、酸化
    した窒化チタンを覆ってアルミ層をスパッタ析出させて
    前記開口を塞ぐことを特徴とする方法。
  17. 【請求項17】 複数の電極開口を有するシリコン基板
    上にアルミ電極を形成する方法であって、a)前記基板
    上に約200−500Åの厚さのチタン層をスパッタ析
    出させる段階と、b)前記チタン層を酸素プラズマで処
    理して前記チタン層を覆って酸素含有層を形成する段階
    と、c)前記酸素含有層を覆って約1000Åまでの窒
    化チタン層をスパッタ析出させる段階と、d)前記窒化
    チタン層を酸素プラズマで処理して前記窒化チタン層を
    酸化する段階と、e)アルミ層をスパッタ析出させて前
    記開口を塞ぐ段階とを包含することを特徴とする方法。
  18. 【請求項18】 請求項10記載の方法において、a)
    からd)までの段階を、基板支持体に接続した高周波電
    源を備えた単一のスパッタリング室内で実施することを
    特徴とする方法。
  19. 【請求項19】 スパッタリング室と、スパッタリング
    室に接続したガス源と、前記スパッタリング室に接続し
    てあり、請求項1のa)からc)までの段階を実施する
    ようにプログラムしたコンピュータとを包含することを
    特徴とする装置。
  20. 【請求項20】 内部の基板支持体電極に接続した高周
    波電源を備えたスパッタリング室と、このスパッタリン
    グ室に接続したガス源と、前記スパッタリング室に接続
    してあって、請求項13のa)からd)までの段階を実
    施するようにプログラムしたコンピュータとを包含する
    ことを特徴とする装置。
  21. 【請求項21】 請求項19記載の装置において、前記
    スパッタリング室が、さらに、ターゲットと基板支持体
    との間に装着したコリメータを包含することを特徴とす
    る装置。
JP9041992A 1996-02-26 1997-02-26 改良した窒化チタン・バリヤ層 Withdrawn JPH09320992A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US60662396A 1996-02-26 1996-02-26
US08/595446 1996-02-26
US08/595,446 US5895266A (en) 1996-02-26 1996-02-26 Titanium nitride barrier layers
US08/606623 1996-02-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09320992A true JPH09320992A (ja) 1997-12-12

Family

ID=27082272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9041992A Withdrawn JPH09320992A (ja) 1996-02-26 1997-02-26 改良した窒化チタン・バリヤ層

Country Status (4)

Country Link
EP (2) EP0791663B1 (ja)
JP (1) JPH09320992A (ja)
KR (1) KR970063509A (ja)
DE (1) DE69703851T2 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2191260A1 (en) * 1996-11-26 1998-05-26 Luc Ouellet Stabilization of the interface between tin and a1 alloys
US6579426B1 (en) 1997-05-16 2003-06-17 Applied Materials, Inc. Use of variable impedance to control coil sputter distribution
US6345588B1 (en) 1997-08-07 2002-02-12 Applied Materials, Inc. Use of variable RF generator to control coil voltage distribution
US6375810B2 (en) 1997-08-07 2002-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma vapor deposition with coil sputtering
US6235169B1 (en) 1997-08-07 2001-05-22 Applied Materials, Inc. Modulated power for ionized metal plasma deposition
US6023038A (en) * 1997-09-16 2000-02-08 Applied Materials, Inc. Resistive heating of powered coil to reduce transient heating/start up effects multiple loadlock system
US5985759A (en) * 1998-02-24 1999-11-16 Applied Materials, Inc. Oxygen enhancement of ion metal plasma (IMP) sputter deposited barrier layers
RU2191220C2 (ru) * 2000-08-14 2002-10-20 Уральский электрохимический комбинат Износостойкое покрытие
DE10219115A1 (de) 2002-04-29 2003-11-13 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Füllen eines Kontaktlochs und integrierte Schaltungsanordnung mit Kontaktloch
RU2230827C2 (ru) * 2002-06-07 2004-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ Температуроустойчивое покрытие для изделия из алюминиевого сплава
TWI737612B (zh) 2015-06-18 2021-09-01 美商應用材料股份有限公司 用於均勻且共形之混成氧化鈦薄膜的沉積方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02291124A (ja) * 1989-04-28 1990-11-30 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPH05179435A (ja) * 1991-12-27 1993-07-20 Tosoh Corp チタンスパッタリングターゲット
US5514908A (en) * 1994-04-29 1996-05-07 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Integrated circuit with a titanium nitride contact barrier having oxygen stuffed grain boundaries
US5972178A (en) * 1995-06-07 1999-10-26 Applied Materials, Inc. Continuous process for forming improved titanium nitride barrier layers
US5858184A (en) * 1995-06-07 1999-01-12 Applied Materials, Inc. Process for forming improved titanium-containing barrier layers
DE19606956A1 (de) * 1996-02-26 1997-08-28 Hoechst Diafoil Gmbh Rauhe biaxial orientierte Polyesterfolie für die Kondensatoranwendung

Also Published As

Publication number Publication date
EP0791663A1 (en) 1997-08-27
DE69703851D1 (de) 2001-02-15
EP1028173A2 (en) 2000-08-16
DE69703851T2 (de) 2001-04-26
KR970063509A (ko) 1997-09-12
EP1028173A3 (en) 2000-11-02
EP0791663B1 (en) 2001-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5858184A (en) Process for forming improved titanium-containing barrier layers
US5895266A (en) Titanium nitride barrier layers
JP3584054B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
US5972178A (en) Continuous process for forming improved titanium nitride barrier layers
US5685960A (en) Method for forming aluminum contacts
JPH08232079A (ja) 新規なタングステン溶着プロセス
JPH0587173B2 (ja)
JPH09320992A (ja) 改良した窒化チタン・バリヤ層
JPH08246152A (ja) 化学気相堆積により堆積された改良窒化チタン層および製造法
JPH08330256A (ja) 高温に対する耐性を改善するための窒化チタンの処理
US6436820B1 (en) Method for the CVD deposition of a low residual halogen content multi-layered titanium nitride film having a combined thickness greater than 1000 Å
US4777061A (en) Blanket tungsten deposition for dielectric
JPH04324929A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH09186102A (ja) 半導体装置の製造方法
EP0788145A2 (en) Titanium aluminide wetting layer for aluminum contacts
JP2012212899A (ja) Cu膜の形成方法
JPH1174227A (ja) 半導体装置および該装置を形成するためのプロセス
JPH04100221A (ja) 半導体装置の製造方法
US6224942B1 (en) Method of forming an aluminum comprising line having a titanium nitride comprising layer thereon
JP3545744B2 (ja) 半導体素子の製造方法
JPH08162531A (ja) 配線形成方法
JP3328358B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP3003610B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH07176615A (ja) 配線形成方法
JPH1167686A (ja) 半導体素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040511